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生物芯片的临床应用. 一、生物芯片、基因诊断的技术背景与发展前景 二、生物芯片诊断系统介绍 1 、 产品特点及优势 2 、 产品使用方法 3 、 和其它方法对比 4 、 生物芯片检验项目及 临床意义 5 、 技术依托 三、生物芯片在医院的临床应用前景. 一、生物芯片、基因诊断的 技术背景与发展前景. 生物芯片与传统检验方法比较 生物芯片检测法与其他方法比较具有：取样方便、操作简单、灵活性高、特异性强、多指标、高通量、时间短（ 10 分钟内）以及立等可取等许多优点。
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一、生物芯片、基因诊断的技术背景与发展前景一、生物芯片、基因诊断的技术背景与发展前景 二、生物芯片诊断系统介绍 1、 产品特点及优势 2、 产品使用方法 3、 和其它方法对比 4、 生物芯片检验项目及 临床意义 5、 技术依托 三、生物芯片在医院的临床应用前景
一、生物芯片、基因诊断的 技术背景与发展前景
生物芯片与传统检验方法比较 生物芯片检测法与其他方法比较具有：取样方便、操作简单、灵活性高、特异性强、多指标、高通量、时间短（10分钟内）以及立等可取等许多优点。 ● 准确：镜检、细胞培养、PCR、生化荧光、ELISA、滴金发 ● 早期：HP、心脑血管相关感染因子 ● 快速简便：STD的组和性、采样无创痛 ● 经济：TORCH、不孕不育的性价比
我国在生物芯片组织结构上作出重大部署，国家科委指出：我国在生物芯片组织结构上作出重大部署，国家科委指出： 只要解决在预防、诊断、疗效观察和预后预测的任意环节中的任何实质性或提示性 问题就有助于临床应用。…… 随后，将有心肌梗死指标检测、内分泌指标检测、传染性呼吸道疾病、风湿性疾病、子宫颈癌、乳腺癌标志物指标、食品从业人员健康检查、婚前、妇女、儿童健康指标检查检查芯片开发出来供临床使用。
生物芯片成为医学热点的原因 1、生物芯片技术的成熟：简便、快速、廉价，诊断市场占有率：98 年1％、 2005年15％，60亿美金。 2、试验诊断背景的变化：细致的咨询、取样的认可、投诉的增多、 质量体系导入等。 3、检验自动化：全自动化是检验医学跨域性发展的标志，由单项指 标分析到组合分析、早期诊断。 4、个体化诊断的需要：患者个体状态的数据、药效个体差异、疑难 病（恶性肿瘤、心脑血管、突发性疾病病原 分析等）早期诊断和预测。
总之：生物芯片最终的目的和未来发展方向是实现生化分析全过程全部集成在一片芯片上完成，从而使现有的许多烦琐、费时、不连续、不精确和难以重复的生物分析过程自动化、连续化和微缩化。总之：生物芯片最终的目的和未来发展方向是实现生化分析全过程全部集成在一片芯片上完成，从而使现有的许多烦琐、费时、不连续、不精确和难以重复的生物分析过程自动化、连续化和微缩化。 生物芯片主要优点是： 分析全过程自动化、生产成本低、防污染、分析速度成千上万倍的提高、所需样品成百上千倍的减少、极高的样品并行处理能力、仪器体积小、重量轻、便于携带。
在未来五年生物芯片主要分为两种，一种是研究型的，另外一种是应用型的。研究型的主要是指在基因芯片的功能等方面有进一步发展。应用型的蛋白芯片会有更好的发展。 • 相对基因芯片，蛋白质芯片更具有显著优势——基因芯片只能检测到DNA/RNA水平的变化，无法检测蛋白质水平的变化；只有通过蛋白质芯片检测致病基因是否表达出致病蛋白质后，才能确诊；同时基因芯片相对蛋白质芯片，制作繁琐，成本较高。所以，蛋白质芯片的检测比基因芯片的检测更重要。
生物芯片技术始于20世纪80年代后期 其概念源于计算机芯片 其成熟标志为全球掀起的生物芯片产 业化热潮！
21世纪是生命科学的世纪，2002年6月26日，人类基因组计划完成，随着疾病相关基因和功能蛋白不断发现，医学是最大的收益领域，大量的生物信息需要以整体、全面、定量、多学科、综合的模式来解决，医学界出现了以基因组、蛋白质组为代表的新思维和体系。 新世纪的医学是以生物信息为核心的系统医学！
C H H C 3 3 O N N C H H C 3 3 C O O O N H N H 2 N N N O O O P P P H O O O O O H O H O H O H2 H2 新世纪的医学是以生物信息为核心的系统医学 基因的结构或种类决定物种,基因的功能或表达则决定生命，即生物的生、老、病、死。 基因是通过什么方式导致疾病的呢？ 基因是通过生物信息传递“DNA→RNA→蛋白质”途径决定健康与疾病的。因此又可以说任何疾病都是“信息病”，都与生物信号过强或过弱有关。 从生物信息角度看传统医学是在下游信息即机体表型（症状、病理、生理）上获得诊断信息的，而未来医学是从DNA、RNA、蛋白质这些上游信息中获得诊断结果的，更具有确定性和预见性。未来的医学是以生物信息为核心的系统医学，DNA、RNA、蛋白质称为生物信息大分子，其质和量的异常变化与疾病直接相关，是一切疾病的根本原因。
医学观念上的改变 目前在医学观念上认为除了外伤，任何一种疾病都与基因相关 ，疾病可分为三大类： 1.单基因遗传病：属于传统经典遗传病范畴，发病与否完全由自身基因 决定，如多指、白化病、血友病、家族结肠息肉等。 2.多基因遗传病：属于传统常见病范畴，发病与否由自身基因和环境共 同作用决定，如癌症、高血压、胃溃疡、糖尿病、关 节炎等。 3.获得性遗传病：属于传染病范畴，细菌、病毒感染到宿主引起临床症 状并将基因整合重组到宿主基因中。
随着 基因组和生物信息论的发展，确定了人体功能是许多大分子蛋白、小分子细胞因子、及信号转导因子相互作用、相互调节的结果，疾病也是如此。原有的测定方法已不能满足快速处理如此大量的疾病相关信息的需要，因此人们致力于发展简便、快速、小型、廉价的生物检测技术。 生物芯片的出现就是针对这种需求而来的。
什么是生物芯片？ 与生物芯片技术相关的概念 分子生物学（核心学科） 生物大分子、生物信息大分子 信息、生物信息 芯片 生物芯片 图像采集技术 计算机软件分析 网络服务
芯片：是指通过微加工技术和微电子技术在固体表 面构建的信号显示系统。 阅读仪：将CCD成象系统在生物芯片上读取的光学 信号 电信号 数字信号， 利用专业软件分析处理，得出支持临床诊 断的报告。
生物芯片(biochip):是采用光导原位合成或微量点样的方法，将大量 生物分子如核酸片段、多肽分子、组织切片、细 胞等生物样品有序地固化预支持物如滤膜（硝酸 纤维膜、尼龙膜）、聚丙烯酰胺凝胶、玻璃、硅 片等载体表面，组成二维分子矩阵，在与已标记 的待测生物样品中靶分子杂交，通过特定的仪器 （激光共聚焦、电荷偶联摄相机）获取信号，通过 专用计算机软件对杂交信号的强度进行并行、快 速、精确的分析，判断样品中靶分子的数量变化。 芯片上成千上万的密集排列的分子微阵列，能够在短时间内分析大量生物分子，可快速、准确的获取样品中的生物信息，效率是传统检测手段的成百上千倍。
生物芯片研究–学科的紧密交叉 分子生物学 材 料 学 生物信息学 微 流体力学 医 学 微 电 子 学 药 物 学 精 密 仪 器 化 学 物 理 学
世界科技十大突破 美国《科学》杂志在 1998 年底将生物芯片评选为当年的世界科技十大突破之一。 生物芯片：是一种高度集成的平行化 处理生物信息的指甲盖大小的薄片。 生物芯片用于医学检测是诊断技术的一次革命性进步、是未来医学发展的必然趋势
疾病诊断 司法鉴定 疾病防治 国家安全 生物 芯片 药物合成 太空探索 药物筛选 农业产质 食品卫生 环境检测 生物芯片技术的应用领域
生 物 芯 片 种 类 生物芯片：是一种高度集成的平行化 处理 生物信息的指甲盖大小的薄片。 依据芯片上固定的探针不同，生 物芯片可分为 三类。 核酸芯片 蛋白芯片或肽芯片 芯片上的实验室（组织、细胞）
蛋白抗体谱芯片 目前临床上首先开发的是中低密度蛋白芯片。蛋白芯片严格的说仍属于血清学方法，但由于生物芯片技术本身具有的突出优点，使此技术呈现出广阔的科学前景和良好的临床需求。
生物芯片分为两个系列： 一、蛋白芯片：目前市场主推品种 心血管病感染因子抗体检测芯片 幽门螺旋杆菌（HP）抗体谱检测芯片 孕期感染TORCH抗体检测芯片(IgM、IgG) 免疫性不孕不育抗体检测芯片 性传播疾病免疫诊断芯片(IgM、IgG) 二、是液态基因芯片：代表了未来市场发展方向和欣康的研发水平 人乳头瘤（HPV）分型诊断检测液态基因芯片 乙肝病毒（HBV）分型诊断检测液态基因芯片 性传播疾病分型诊断检测液态基因芯片
Gp Gp Ag 蛋白芯片工作原理示意图 抗原固化---抗原抗体反应—-标记物显色—-阅读仪阅读 ---结果判定。 Gp（抗IgG或抗IgM） Ab（IgG或IgM） Ag Ag
生物芯片表面反应与层析动力学 生物芯片的信号反应原理是分子杂交，但与传统方法ELISA比较， ELISA是表面反应，因此材料包被量大、成本高、反应时间长、而点在膜上的材料在特殊吸水材料的作用下，发生的是层析反应：
生物芯片在线 • 是为生物芯片诊断系统提供在线服务和技术支持、为生物芯片技术研究、生产和应用等提供全方位的联机服务的网站, ，主要功能如下： • www.synogene.com www.biochiponline.com.cn • 芯片技术推广与新产品推介 • 生物芯片远程诊断与分析 • 个体健康咨询与教育
生物芯片主要优势 • 高通量：生物芯片上可将上千万个分子密集排列成微矩列，实现了多种分子同步检测，同时获得较大的信息量。 • 微型化：把每个反应微缩在一个探针上，无数探针呈矩阵排列，相当于在相同条件下做了无数次平行实验，稳定性好、重复性好、结果可靠。 • 高敏感度、高特异性： 用吸附、过滤、浓缩性强的微孔滤膜为载体，用高效、特异、多靶点抗原或抗体作探针，提高敏感度和特异性。 • 高自动化：用免疫胶体金作发光标记物，比其他实验方法如ELISA法少去许多烦琐步骤，省时省力，是自动化的前提。 • 高稳定性：胶体金标记物稳定，可在4度条件下保存一年。冷冻干燥时间延长。
生物芯片诊断操作的突出特点 生物芯片的特点是： 大量的生命活动信息以及许多不连续的分析过程集成在一小片载体片上，从而实现对DNA、蛋白质、细胞以及其他生物组分的准确、快速、并行和大信息量的平行同步检测和分析。能在秒计时间内并行完成成千上万次的生物化学反应，自动化程度高，数据客观可靠。 • 对病原体多项指标或对多种病原体进行同步检测 • 全部过程仅需约30min • 单人份操作，100ul血清即可检测 • 特异性强，敏感度高，稳定性好 • 借助阅读仪可做定性及定量分析 • 适合各级医疗卫生单位使用。
欣康生物芯片 欣康生物芯片 生物芯片检测操作方法 互连网 芯片阅读仪
附表：抗体检测芯片与ELISA法的优势对比（生物芯片是ELISA法主要替代产品）附表：抗体检测芯片与ELISA法的优势对比（生物芯片是ELISA法主要替代产品）
生物芯片抗体检测比ELISA的优势 抗原 程序 可单人操作 时间 成本 环保 目前国内ELISA检测所使用的抗原大多来自感染细胞培养提取物，为各种蛋白成分的总和，并有成纤维细胞蛋白成分，特异性抗原成分不能确定，常导致诊断上的假阳性或假阴性。以TORCH为例，比较了8家不同的试剂盒，敏感性从28-78%不等。而蛋白芯片技术由于点样抗原量只是ELISA包被抗原量的1／20、因此可以选择最好的抗原保证检测的特异性、灵敏性。ELISA抗原与抗体的结合是表面反应，而芯片是层析反应， 因此时间短，比金标试纸条反应充分，比ELISA少很多步骤和时间。
生物蛋白芯片系列 1、幽门螺旋杆菌HP抗体谱检测芯片 2、孕期感染TORCH抗体检测芯片 3、性传播疾病免疫诊断芯片 4、免疫性不孕不育抗体检测芯片 5、心血管病感染因子抗体检测芯片 6、呼吸道病毒抗体检测芯片 7、孕期唐氏综合征筛查芯片
幽门螺旋杆菌： （Helicobacter pylori.hp） 是寄居在胃幽门附近胃窦黏膜上的革兰氏阴性杆菌，适于在中性环境中生存，其分泌的尿素酶分解尿素生成氨和CO2。氨在HP周围形成“氨云”中和胃酸对HP起保护作用，HP还能产生热休克蛋白以保护自身蛋白不被胃酸破坏。 HP产生的各种保护性酶或蛋白对胃黏膜造成损害，HP的DNA可整合入宿主DNA引起转化，导致胃黏膜的癌变。
幽门螺杆菌与疾病的关系 • HP流行病学现状表明，世界上一半以上成年人的胃内有此菌，我国HP感染率高于发达国家，达80%。 • 儿童期感染危险性很大。10岁龄感染率40-60%。 • HP感染越早，患胃癌的可能性越大，凡是儿童HP感染率高的地区成人胃癌发病率也高。
HP的生物学特性 HP 菌株毒力不同，50%以上的HP菌株可释放空泡毒素（VacA）和细胞毒素相关蛋白A（CagA），这种HP 被称为产毒型HP。致病力更强，HP引发胃黏膜炎症，是慢性活动性胃炎的主要原因。也是糜烂性胃炎和胃溃疡的主要元凶。与胃癌发生密切相关，WHO将其列为第一类致癌因子。
检测项目（0.1ml血清、5项抗体指标） 尿素酶（Ure）IgG：阳性提示感染HP； 细胞毒素相关蛋白（CagA）IgG： 所有消化道溃疡的病人和60%的功能性消化不良的患者均产生CagA抗体，十二指肠溃疡患者分离的菌株90%为CagA阳性，而浅表性胃炎仅为50%—60%。 细胞空泡毒素A蛋白（VacA）IgG：与消化性溃疡密切相关 热休克蛋白60（Hsp60）IgG： 阳性与胃炎严重程度及胃癌发生密切相关； RdxA:IgG：提示HP对甲硝唑类药物敏感。
幽门螺杆菌常规诊断方法 1、组织细胞学方法 （1）光镜法（2）电镜法 2、微生物学方法 （1）快速尿素酶试验（2）分离培养法 3、同位素示踪方法 （1）呼气试验（2）15N-尿素排出试验 4、血清学方法 5、分子生物学方法 6、生物芯片技术 主要包括基因芯片和蛋白芯片两种
1999年4月全国幽门螺杆菌（Hp）专家共识会议认为下列患者需要接受Hp根除治疗：1999年4月全国幽门螺杆菌（Hp）专家共识会议认为下列患者需要接受Hp根除治疗： • 消化性溃疡患者（无论活动性和非活动性） • 有溃疡出血或穿孔史的患者 • 低度恶性MALT淋巴瘤患者 • 慢性胃炎合并有肠化生、不典型增生患者 • 胃癌切除术后患者 • 有胃癌家庭史患者 • 有严重的功能性消化不良患者 • 儿童伴有反复发作性腹痛患者
HP生物芯片适应范围 • 普通人群Hp感染的筛查 • 急性胃炎，慢性胃炎、胃溃疡、十二指肠球部溃疡及胃癌等消化道疾病患者的检测 • Hp疗效的观察 • Hp相关病患者的检测
随着研究的深入发现，HP除了与胃肠道疾病密切相关，还与心脑血管疾病、自身免疫性疾病、皮肤病、缺铁性贫血、胆石症等相关其检测指标对临床治疗极有参考价值。随着研究的深入发现，HP除了与胃肠道疾病密切相关，还与心脑血管疾病、自身免疫性疾病、皮肤病、缺铁性贫血、胆石症等相关其检测指标对临床治疗极有参考价值。
